(57)【要約】【課題】永久磁石型電動機のステータ鉄心に於いて、小型で高効率、高出力が要求される電動機のステータ鉄心の形状に関し、近年、高効率化する電動機の高効率を維持しつつ、従来では困難とされた、少ない極数のステータ鉄心の磁極片とローター磁極数の組み合わせに於いても、コギングトルクを減少させて可能とし、小型で高効率、高出力の電動機を提供する事にある。【解決の手段】ローターの磁極数を２の整数倍とし、ステータ鉄心の磁極片を３の整数倍とし、スロットにコイルを設け、磁極片とギャップを介して対向する永久磁石ローターを有する永久磁石型電動機のステータ鉄心に於いて、ステータ鉄心に複数配置された磁極片の磁極片ヘッド部を越えて、磁極片柱部を通り、磁極片付け根部に至る間で、その中心線に対して左右対称となる長さの２本以上のスリットを設けて分割し、３本以上の磁路を形成し直溝型磁極片とした事を特徴とする永久磁石型電動機のステータ鉄心に於いて、低コギングトルクで高効率の永久磁石型電動機を可能とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターの磁極数を２の整数倍とし、ステータ鉄心の磁極片を３の整数倍とし、スロットにコイルを設け、磁極片とギャップを介して対向する永久磁石ローターを有する永久磁石型電動機のステータ鉄心に於いて、ステータ鉄心に複数配置された磁極片の磁極片ヘット部を越えて、磁極片柱部を通り、磁極片付け根部に至る間で、その中心線に対して左右対称となる長さの２本以上のスリットを設けて分割し、３本以上の磁路を形成し直溝型磁極片とした事を特徴とする永久磁石型電動機のステータ鉄心。
【請求項２】
ローターの磁極数を２の整数倍とし、ステータ鉄心の磁極片を３の整数倍とし、スロットにコイルを設け、磁極片とギャップを介して対向する永久磁石ローターを有する永久磁石型電動機のステータ鉄心に於いて、ステータ鉄心に複数配置された磁極片の磁極片ヘッド部を越えて、磁極片柱部を通り、磁極片付け根部に至る間で、その中心線に対して左右対称となる長さの２本以上のスリットを設けて分割し、３本以上の磁路を形成し斜溝型磁極片とした事を特徴とする永久磁石型電動機のステータ鉄心。
【請求項３】
スリットの空間部に補強となる樹脂を充填した、請求項１又は請求項２記載の永久磁石型電動機のステータ鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、回転電機等に於ける鉄心の形状に関し、近年高効率化する回転電機の高効率を維持しつつ、回転電機に於いてローターのコギングトルクを減少せしめ、安定した回転トルクを実現し、回転特性を向上させる事により、小型で高効率、高出力を可能とする回転電機を供給する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  周知の通り、従来の電動機等の回転電機に於いて、ローターのコギングトルクを減少せしめ、安定した回転トルクを発生し回転特性を向上させる技術が数多く提案されている。【０００３】  即ち、ステータ鉄心の磁極片数を多数極にしたり、或いは、補助溝、補助突起を設けて擬似的に多スロットとして、ローターの一回転に対するコギング周波数を高くして、コギングトルクを減少せしめ、従来回転電機に於いて、実用性のある回転特性を実現する事が特開昭６１−９４５４７（株式会社日立製作所）、特開平１０−０４２５３１（松下電器産業株式会社）に開示されている。【０００４】  即ち、図１１（特開昭６１−９４５４７株式会社日立製作所）に示されるようにステータ鉄心１の磁極片３のローター７と対向する内向面に向けて、２本以上の補助溝１０と補助突起１１を設けたステータ鉄心１に於いては、補助溝１０と補助突起１１の無い場合より、擬以スロット数が多くなり、ローター７の一回転に対するコギング周波数が多くなり、コギングトルクも小さくなる。【０００５】  又、図１２（特開平１０−０４２５３１（松下電器産業株式会社）に示されるようにステータ鉄心１の磁極片３のローター７と対向する内向面に向けて、２本以上の補助溝１０を設けたステータ鉄心１に於いては補助溝１０の無い場合より擬似スロット数が多くなり、ローター７の一回転に対するコギング周波数が多くなり、コギングトルクも小さくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  上記、従来技術によるステータ鉄心の回転電機は、更に次の点に於いて、性能の向上が考えられる。【０００７】  即ち、従来技術の回転電機に於いては、コギングトルク（回転トルク特性）を改善する為に、ステータ鉄心の磁極片を多数極にしたり、補助突起と補助溝を磁極片先端部に設けて、擬似的に多スロットとして、コキングトルクを減少させる構造である為に、従来技術の多数極のステータ鉄心では、複雑な巻き線加工を必要とし、コイルの有効断面積を小さくした。【０００８】  又、従来技術によるステータ鉄心の磁極片の内向面に、補助溝と補助突起を設ける構造では、コギングトルクを減少させる事は出来るものの、コイルの巻きスペースが補助突起により制約され、コイルの有効断面積が小さくなり、効率及び出力の低下を余儀なくされた。（１１図参照）【０００９】  又、従来技術によるステータ鉄心の磁極片の内向面に、補助溝を設ける構造では、ステータ鉄心の磁極片が多数極である場合に於いては、コギングトルクを減少させる事に有効性を有するが、例えば、ステータ鉄心の磁極片が３極、ローター磁極が２極という少極数の組み合わせに於いては、補助溝のみでコギングトルクを減少させる事は困難であり、実現されていなかった。（第１２図参照）【００１０】  従って、本発明の目的とするところは、小型で高効率、高出力が要求される回転電機のステータ鉄心に於いて、従来技術では実現困難とされていた、ステータ鉄心の磁極片が３極、ローター磁極が２極等の少ない磁極数の組み合わせに於いても、充分なコイルの有効断面積を有し、尚且つ、コギングトルクを減少せしめ、小型で高効率、高出力の回転電機を可能とする技術を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  上記目的を解決するために、本発明は次の技術的手段を有する。【００１２】  即ち、実施例に対応する添付図面中の符号を用いて説明すると、本発明は、ローターの磁極数を２の整数倍とし、ステータ鉄心の磁極片を３の整数倍とし、スロットにコイルを設け、磁極片とギャップを介して対向する永久磁石ローターを有する永久磁石型電動機に於いて、ステータ鉄心１に複数配置された磁極片３の磁極片ヘッド部４ａを越えて、磁極片柱部４ｂを通り、磁極片付け根部４ｃに至る間で、その中心線に対して左右対称となる長さの２本以上のスリット２を設けて分割し、３本以上の磁路を形成し直溝型磁極片とした事を特徴とする永久磁石型電動機のステータ鉄心１が考慮される。【００１３】  又、ローターの磁極数を２の整数倍とし、ステータ鉄心の磁極片を３の整数倍とし、スロットにコイルを設け、磁極片とギャップを介して対向する永久磁石ローターを有する永久磁石型電動機に於いて、ステータ鉄心１に複数配置された磁極片３の磁極片ヘッド部４ａを越えて、磁極片柱部４ｂを通り、磁極片付け根部４ｃに至る間で、その中心線に対して左右対称となる長さの２本以上のスリット２を設けて分割し、３本以上の磁路を形成し斜溝型磁極片とした事を特徴とする永久磁石型電動機のステータ鉄心１が考慮される。【００１４】  又、スリット２の空間部に補強となる樹脂９を充填した事を特徴とする永久磁石型電動機のステータ鉄心１が考慮される。
【発明の効果】
【００１５】  本発明の上記構成に基づくと、従来技術に於けるステータ鉄心の磁極片の内向面に補助溝と補助突起を設ける構造では、コギングトルクを減少させる事は出来るものの、コイルの巻きスペースが補助突起により制約され、コイルの有効断面積が小さくなり、効率及び出力の低下を余儀なくされるという事実を解決し、最大限のコイル有効断面積を確保しつつコギングトルクを減少せしめ、小型で高効率、高出力を可能とする。【００１６】  又、従来技術に於いて、例えばステータ鉄心の磁極片が３極、ローター磁極が２極等の少ない極数の回転電機について補助溝を設けただけの構造では、強いコギングトルクが残留し、実現は困難であったが、本発明によれば、ステータ鉄心の磁極片が３極、ローター磁極が２極等の少ない極数の場合に於いても、コギングトルクを減少せしめ、小型で高効率、高出力の回転電機が可能である。【００１７】  以上、詳述した如く本発明は、回転電機のコキングトルクを減少せしめ、優れた回転特性を実現し、小型で高効率、高出力の電動機等の回転電機を供給する事を可能とする技術である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  上記構成に基づき添付図面に従い本発明の実施例を詳述する。【００１９】  図１及び図２は、請求項１の実施例の一例を示したものである、即ち、ローター７の磁極数を２の整数倍とし、ステータ鉄心１の磁極片３を３の整数倍とし、スロット５にコイル６を設け、磁極片３とギャップを介して対向する永久磁石ローター７を有する永久磁石型電動機に於いて、ステータ鉄心１に複数配置された磁極片３の磁極片ヘッド部４ａを越えて、磁極片柱部４ｂを通り、磁極片付け根部４ｃに至る間で、その中心線に対して、左右対称となる長さの２本以上のスリット２を設けて分割し、３本以上の磁路を形成し直溝型磁極片とした事を特徴とする永久磁石型電動機のステータ鉄心１が考慮される。【００２０】  図３及び図４は、請求項２の実施例の一例を示したものである、即ち、ローター７の磁極数を２の整数倍とし、ステータ鉄心１の磁極片３を３の整数倍とし、スロット５にコイル６を設け、磁極片３とギャップを介して対向する永久磁石ローター７を有する永久磁石型電動機に於いて、ステータ鉄心１に複数配置された磁極片３の磁極片ヘッド部４ａを越えて、磁極片柱部４ｂを通り、磁極片付け根部４ｃに至る間で、その中心線に対して、左右対称となる長さの２本以上のスリット２を設けて分割し、３本以上の磁路を形成し斜溝型磁極片とした事を特徴とする永久磁石型電動機のステータ鉄心１が考慮される。【００２１】  図６及び図７は、請求項３の実施例の一例を示したものである、即ち、スリット２の空間部に補強となる樹脂９を充填した事を特徴とする永久磁石型電動機のステータ鉄心１が考慮される。
【実施例１】
【００２２】  図２は、請求項１の実施例であるが、ステータ鉄心１の磁極片３が直溝型磁極片であり磁極片数が６極の一例を示した物である。【００２３】  ステータ鉄心１に６極配置された磁極片３の磁極片ヘッド部４ａを越えて、磁極片柱部４ｂを通り、磁極片付け根部４ｃに至る間で、その中心線に対して、左右対称となる長さの２本以上のスリット２を設けて分割し、３本以上の磁路を形成し、直溝型磁極片としたステータ鉄心１である。【００２４】  スリット２は磁極片３の磁極片ヘッド部４ａを越えて、磁極片柱部４ｂを通り、磁極片付け根部４ｃに至る間で分割するが、構造上の制約がなければ磁極片付け根部４ｃを越えてスリット２を延長してもよい。
【実施例２】
【００２５】  図４は、請求項２の実施例であるが、ステータ鉄心１の磁極片３が斜構型磁極片であり磁極片数が６極の一例を示した物である。
【実施例３】
【００２６】  図５は、請求項１或いは、請求項２の実施例に於いて、ローター７の磁極数を２極としステータ鉄心１の磁極片３を３極とし、磁極片３とギャップを介して対向する永久磁石ローター７を有する永久磁石型電動機のステータ鉄心１の一例であるが、コキングトルクが減少する事を説明する理論図である。【００２７】  即ち、図５の上図、中図、下図それぞれは、２極ローター７が回転する、時間経過と磁力線の長さ（磁力線による引力）を表したものであり、２本のスリット２により磁路が３分割され、大別すると４種類の長さの磁力線経路が形成されている。【００２８】  図５の上図によれば、２極ローター７のＮ極とＳ極の分かれ目が１２時の位置と６時の位置にある時の磁力線の様子である、次に中図は、ローター７が上図より３０度回転した時の磁力線の様子である、下図は、ローター７が中図より更に３０度回転した時の磁力線の様子である。【００２９】  即ち、最も短い磁力線を８ａ、次ぎに長い磁力線を８ｂ、次に長い磁力線を８ｃ、最も長い磁力線を８ｄとして、大きく４種類に大別して考察すると、図５の上図に於いては磁力線８ａが１本、磁力線８ｃが１本、最も長い磁力線８ｄが３本である。【００３０】  図５の中図に於いては、磁力線８ｂが２本、最も長い磁力線８ｄが３本である。【００３１】  図５の下図に於いては、磁力線８ａが１本、磁力線８ｃが１本、最も長い磁力線８ｄが３本となり、ローター７がどの位置にある場合に於いても、磁力線の長さ（磁力線による引力）が同じ様な状態になりコキングトルクの減少効果が説明される。【００３２】  即ち、ローター７がどの位置にある場合に於いても、磁力線による引力を一定にする事が必要であり、コギングトルクを最も小さく設定するには、上図に於ける磁力線８ａ１本と磁力線８ｃ１本の引力の和と、中図に於ける磁力線８ｂ２本の引力の和がどちらも等しくなるように、スリット２による磁極片ヘッド部４ａの分割位置、或いは、スリット２の長さを設定し、コギングトルクが一定で最良になる位置とする事が考えられる。【００３３】  以上の如く、最良のバランスを実現し、コキングトルクを減少させると、ローター磁極数が２極、ステータ鉄心の磁極片が３極の電動機を実現可能とし、上記実施例ではローター７の一回転に対するコギング周波数は、最良のバランス状態では１２である。【００３４】  図６は請求項３の実施例に於いて、ステータ鉄心１の磁極片３を分割するスリット２が開放型スリットであり、空間部に補強となる樹脂９が充填された実施例の一例を示した図である。【００３５】  図７は請求項３の実施例に於いて、ステータ鉄心１の磁極片３を分割するスリット２が長穴型スリットであり、空間部に補強となる樹脂９が充填された実施例の一例を示した図である。【００３６】  即ち、磁極片３の磁極片ヘッド部４ａを越えて、磁極片柱部４ｂを通り、磁極片付け根部４ｃに至る間で、磁極片３を分割するスリット２は、分割するものであれば、どの様な形状でもよく、空間部に補強となる樹脂９を充填した実施例の一例を示した図である。【００３７】  図８は本発明の請求項１或いは請求項２の実施例に於いて、ステータ鉄心１の磁極片３が６極であるステータ鉄心１と２極のローター７を設けた一例であるが、ローター７の一回転に対するコギング周波数は、最良のバランス状態では１８であり、その結果更にコキングトルクが減少する。【００３８】  図９は本発明の請求項１或いは請求項２の実施例に於いて、ステータ鉄心１の磁極片３が６極であるステータ鉄心１と４極のローター７を設けた一例であるが、ローター７の一回転に対するコギング周波数は、最良のバランス状態では２４であり、その結果更にコキングトルクが減少する。【００３９】  図１０は本発明の請求項１の実施例によるブラシレスモーターのステータの一例である。【００４０】  以上、詳述した如く全く新しい永久磁石型電動機のステータ鉄心である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の直溝型磁極片の切り欠け斜視図とその断面図である。
【図２】本発明の直溝型磁極片のステータ鉄心斜視図である。
【図３】本発明の斜溝型磁極片の切り欠け斜視図とその断面図である。
【図４】本発明の斜溝型磁極片のステータ鉄心斜視図である。
【図５】本発明の磁極片による磁力線の経路とコキングトルクの減少を説明した図である。
【図６】本発明のスリットが開放型スリットである実施例の断面図である。
【図７】本発明のスリットが長穴型スリットである実施例の断面図である。
【図８】本発明のステータ鉄心の磁極片が６極、ローターが２極の実施例を示した断面図である。
【図９】本発明のステータ鉄心の磁極片が６極、ローターが４極の実施例を示した断面図である。
【図１０】本発明のステータ実施例の斜視図である。
【図１１】従来技術による実施例の断面図である。
【図１２】従来技術による実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】１    ステータ鉄心
２    スリット
３    磁極片
４ａ  磁極片ヘッド部
４ｂ  磁極片柱部
４ｃ  磁極片付け根部
５    スロット
６    コイル
７    ローター
８ａ  磁力線
８ｂ  磁力線
８ｃ  磁力線
８ｄ  磁力線
９    樹脂
１０  補助溝
１１  補助突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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